车载光电稳定平台外框架优化设计

为使车载稳定平台在动态载荷状态下满足系统精度要求,对车载光电稳定平台外框架进行了优化设计。介绍了外框架材料的选择原则与外框架的结构形式;运用UG软件对外框架进行三维建模;采用理论分析与有限元计算相结合的手段,对外框架结构进行了分析与设计;并基于MSC软件进行了仿真校核。结果表明：本文设计的外框架能在满足刚度强度的前提下...     

车载光电稳定平台外框架优化设计

为使车载稳定平台在动态载荷状态下满足系统精度要求,对车载光电稳定平台外框架进行了优化设计。介绍了外框架材料的选择原则与外框架的结构形式;运用UG软件对外框架进行三维建模;采用理论分析与有限元计算相结合的手段,对外框架结构进行了分析与设计;并基于MSC软件进行了仿真校核。结果表明:本文设计的外框架能在满足刚度强度的前提下实现较小的转动惯量,静力状态下的最大变形量为2.6μm,满足使用要求。     

某航空光电稳定平台方位框架设计和分析

直升机载光电稳定平台载荷近红外相机在垂直成像过程中会产生像旋,为了消除像旋,同时满足载机对光电稳定平台的体积尺寸要求,提出悬臂式方位框架的结构方案,建立了方位框架结构的三维模型。利用有限元方法建立仿真模型,分别进行静力学分析和模态分析,研究方位框架悬臂结构的合理性。在24.5 kg负载情况下,设计的方位框架最大变形量为0.025 4 mm,满足指向精度误差分配要求;框架结构一阶频率为42.99 Hz,满足系统伺服带宽要求。     

精密光束偏离装置棱镜组件的光机热分析

以精密光束偏离装置的棱镜组件为有限元模型，进行了光机热集成分析.对棱镜组件的结构强度进行了校核，分析了机械载荷作用下的镜面变形；通过模态分析，给出了装置的动态特性和镜面面形振动幅值的变化情况；最后对棱镜的热弹性变形进行了分析，对棱镜的光学性能进行了评价.结果表明：棱镜组件的最大变形在10 nm量级，最大应力为0.403 MPa，应力和应变相对于结构的准确度要求和材料的许用应力具有较大的裕度；前后棱镜组件的固有频率都大于550 Hz，装置具有良好的动态性能；通过对比棱镜在热-结构耦合分析和机械载荷下的分析结果，说明热效应对棱镜表面变形的影响远远大于机械载荷的影响.装置使用时必须采取严格的温控措施.     

半球头和平头试件的泰勒撞击

为研究不同头型对泰勒(Taylor)撞击载荷的影响,在材料静动态力学性能实验和Taylor撞击实验的基础上进行数值模拟,分析试件在撞击过程中的接触力、速度和外形尺寸等参量的变化历程。结果表明:在相同的撞击速度下,半球头试件的塑性变形程度更大;半球头试件的撞击载荷上升沿变缓,载荷脉冲时间增长,而两种试件的载荷平台段幅值相当。根据实验和数值模拟结果,进一步分析了霍普金森杆测试Taylor撞击载荷历程的适用性。     

低温风洞螺旋升降机热防护结构设计及性能分析

针对螺旋升降机的结构特点及低温风洞元件的工程防热要求,设计了不锈钢承压防护壳内置聚氨酯绝热层的三段式热防护结构。利用有限元软件建立了热防护结构数值模型,在低温风洞的低温与常温工况下进行了结构与传热分析,获得了热防护结构应力、变形及温度场分布情况。结果表明:热防护结构承受0.35MPa最大压差载荷时,其最大应力出现在防护壳中段与纵向加强筋连接处,经强度校核得到热防护结构在工作载荷条件下满足强度要求;热防护结构载荷系数为74.5(>3),一阶屈曲载荷为26.1MPa(>0.35MPa),热防护结构满足稳定性要求;低温与常温工况下,聚氨酯绝热层厚度为40mm,热防护结构内通入氮气流量分别为0.01kg/s和0.02kg/s时,螺旋升级机结构均处于263K-313K的安全温度范围内。     

ITER极向场PF6低温超导磁体子系统TAIL设计与分析研究

运用有限元方法计算了ITER装置运行不同时刻极向场PF6超导磁体的电磁载荷,并确定磁感应强度最大的时刻,对该时刻进行相应的电磁分析;根据计算所得的电磁结果来计算装置在不同载荷工况下极向场PF6超导磁体关键部件TAIL的结构应力分布及变形情况,对关键部件绝缘子进行低温力学拉伸试验,对相应的结构分析结果进行力学校核并与实验测试结果进行对比分析.分析结果表明,现有TAIL的结构设计具有足够的强度来承受运行过程中的各种载荷工况,从而证明了结构设计的合理性.     

仿鲸鱼鳍翼型动态气动力载荷控制研究

本文将仿鲸鱼鳍前缘结构应用于风力机翼型,通过风洞实验,对动态翼型气动力进行测试,分析仿鲸鱼鳍前缘结构对风力机翼型气动力载荷的控制效果。通过实验得出以下结论:1)仿鲸鱼鳍前缘结构改善了风力机翼型静态气动力特性;2)仿鲸鱼鳍前缘结构改善了翼型动态失速特性,降低叶片极限载荷的产生;3)仿鲸鱼鳍前缘结构降低翼型动态气动力载荷的波动特性,有助于降低叶片疲劳载荷,提高叶片运行的稳定性。     

某稳瞄转塔结构的有限元模态分析与试验验证

结构动态效应是影响稳瞄系统稳定精度的关键因素。目前有限元模态分析与试验模态分析结合的方法是分析结构动力学特性的最有效途径之一。以某型稳瞄具两轴四框架结构为研究对象,首先利用有限元方法进行了模态预分析。根据仿真结果获取的振型特征,对两轴四框架的外环进行模态测试,给出了前8阶模态的固有频率、振型和模态阻尼比。模态仿真与测试的结果相互验证表明:有限元仿真可实现两轴四框架结构固有频率相对误差小于15%的精度要求,在测点密度足够的条件下振型相关性良好。     

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在强度静力分析基础上,对S弯盒壁厚、加强筋间距等参数进行了优化设计和校核。在模态分析基础上,对模型进行了频谱分析和动态时程分析,获得地震动下确保结构安全运行的设计参数。     

大型离轴三反空间相机前框架优化设计与试验

为了保证某离轴三反光学系统空间相机光机结构的高稳定性与高准确度,针对该光学系统中次镜、折叠镜组件轴向空间位置接近的特点,设计了次镜、折叠镜组件一体化的前框架结构,并提出了一种结合了自由模态与约束模态的拓扑优化方法来优化相机的前框架结构.将优化后的前框架模型带入整个相机,并对整机进行有限元分析.结果表明,光轴呈水平状态,次镜、折叠镜相对主镜的倾斜分别为9″与22.4″,次镜相对于主镜的偏心为0.021mm,均在光学系统公差要求范围内.此外,对前框架结构进行自由模态分析与试验,结果验证了优化方法的正确性.所提出的拓扑优化方法可以有效避免基于约束模态拓扑优化方法约束点之间不存在联系的缺陷,能够为高分辨、宽视场空间相机光机结构的设计提供参考.     

Vibration isolation via a scissor-like structured platform

More and more attentions are attracted to the analysis and design of nonlinear vibration control/isolation systems for better isolation performance. In this study, an isolation platform with n-layer scissor-like truss structure is investigated to explore novel design of passive/semi-active/active vibration control/isolation systems and to exploit potential nonlinear benefits in vibration suppression. Due to the special scissor-like structure, the dynamic response of the platform has inherent nonlinearities both in equivalent damping and stiffness characteristics (although only linear components are applied), and demonstrates good loading capacity and excellent equilibrium stability. With the mathematical modeling and analysis of the equivalent stiffness and damping of the system, it is shown that: (a) the structural nonlinearity in the system is very helpful in vibration isolation, (b) both equivalent stiffness and damping characteristics are nonlinear and could be designed/adjusted to a desired nonlinearity by tuning structural parameters, and (c) superior vibration isolation performances (e.g., quasi-zero stiffness characteristics etc.) can be achieved with different structural parameters. This scissor-like truss structure can potentially be employed in different engineering practices for much better vibration isolation or control.     

基于PANDA平台的光机部件随机振动响应分析

基于PANDA自主并行计算平台，采用模态叠加法开展了多点基础激励作用下的随机振动响应分析算法设计和并行实现研究，构建了相应的并行求解模块。针对光机装置打靶样机中的六自由度平台结构，基于自主研发的软件模块，分析了该结构的模态特性及结构在地脉动载荷下的微振动响应，并与试验结果及商业软件分析结果进行了比对，在模态频率、振型和位移响应方面，都具有较好的一致性，验证了相关软件模块的正确性和PANDA平台在实际工程结构分析中的可用性。     

机载光电稳瞄平台减振技术研究北大核心CSCD

机载光电稳瞄平台受飞机作战环境的干扰因素,会引起设备环架的振动,对光电平台载荷视轴的稳定性及跟踪精度影响很大,减振的主要任务是有效隔离环境振动。与传统橡胶减振器比较,文章提出了一种新型机载光电稳瞄平台的柔性减振设计。并通过ANSYS仿真软件对新的减振模型进行了模态仿真分析,通过振动试验对设计的性能进行了有效评估,测试结果与仿真评估误差为0.56%,说明该设计对机载光电稳瞄平台具有减振性。     

抑制大型折叠腔结构光斑抖动技术的研究

针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响,分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足,从支撑和柔性密封连接的角度,设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台,对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真,并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3Hz,很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求;应用在大型折叠腔,抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化,形状变化很小,出光过程中输出抖动角均方根值为3.73″,隔离振动传递效果明显。     

模糊PID在高精密球抛光机床压力控制中的应用

针对高精密球体抛光机床压力加载控制中,存在的加压精度低、抗干扰能力差等问题,提出了基于模糊PID控制策略的压力加载控制系统。分析了抛光机床的加压装置,并对机床整体控制系统进行设计;针对高精密抛光机床加压过程中存在的滞后性、非线性及时变性等特点,分析模糊PID控制器的设计过程及其软件实现;静态加载实验表明,运用模糊PID的控制系统可将静态加压误差控制在1%以内;同时,动态加工实验表明,动态误差可控制在4.2%以内。将模糊PID控制方法运用于高精密球体抛光压力控制中,提高了压力加载精度和稳定性,在实际加工中有较好的运用效果。     

大型通用静力试验平台研制与应用

为了验证大型结构体的设计合理性和产品可靠性,掌握结构体负荷承载能力,给出科学评价依据和指导意见,需要科学有效的试验手段为受试对象施加载荷,获取结构体应变、位移等信息,为力学分析提供必要数据支撑。分析了试验平台的主要功能需求,研究了由荷载测控系统、应变测量系统、位移观测系统、试验管理系统和图像监控系统组成的试验平台方案,重点论述了平台的核心关键技术,通过具体应用实例和试验数据,指出了试验平台的应用领域及所能解决的实际问题,最后总结了试验平台的特点和意义。     

Dynamic sensitivity analysis for the pantograph of a high-speed rail vehicle

In this study, the dynamic characteristics of a catenary system using the finite element method (FEM) and dynamic modelling for developing a suitable pantograph at high speed is analyzed. First, the catenary system of a high-speed railway is assumed to be a beam model. Next, an analysis program using finite element analysis was performed. The pantograph of linear spring-mass system is assumed to be three-degrees-of-freedom model for the finite element analysis. The analyses of the catenary based on the FEM are executed to develop a pantograph that meets the necessary standards for high-speed rail vehicles. Using a simulation of the pantograph-catenary system, the static deflection of the catenary, the stiffness variation in the contact lines, the dynamic response of the catenary undergoing a constant moving load and the contact force analysis were executed. From the pantograph-catenary analysis, the design parameters of a pantograph could be optimized. Based on the design-parameter analysis, a pantograph with improved parameters was found to be suitable for a high-speed rail vehicle.     

嵌入式软件在线升级系统的设计与实现

对嵌入式软件在线升级有利于维持系统的稳定性,可实现在线测试,支持系统在线重构,是提高系统可靠性的有效途径。对嵌入式软件的在线升级进行了研究,研究了在线升级的颗粒度和升级点的选择,分析了程序状态的识别和恢复,提出了采用动态分析与静态分析相结合的方法保证升级的安全的方法,实现了在线升级方案。基于在线升级方案构建嵌入式软件系统,实现了应用系统软件的模块级粒度的升级。最后基于在线升级系统设计实现了小卫星星务管理软件,具备了灵活的在线升级能力,表明在线升级系统具有很好的工程实用价值。     

空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计

为消除反射镜与支撑结构材料线胀系数差异产生的热变形对反射镜面形精度、系统成像质量的影响, 采用高体份SiC/Al复合材料作为新型反射镜组件的材料。首先, 通过合理的结构设计及有限元分析比较, 确定了Ф600 mm口径反射镜结构参数, 然后, 对反射镜组件进行了静力学和动力学分析, 在1 g重力载荷作用下, 反射镜X、Y、Z方向去除刚体位移后的镜面变形RMS值分别为12.6, 12.7, 12.6 nm, 达到了λ/50(λ=632.8 nm)。最后, 为了验证高体份SiC/Al复合材料反射镜组件的结构性能及检验结构在振动条件下的抗干扰能力, 对反射镜组件进行了力学试验, 反射镜组件的一阶谐振频率为556.6 Hz。力学试验前后, 反射镜镜面面形误差RMS分别为0.021λ、0.025λ, 没有明显变化。实验结果表明:高体份SiC/Al复合材料反射镜达到了与SiC材料反射镜相同的设计指标要求, 能够满足空间应用。